DE4016724C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gewindeformende Schraube mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist eine Schraube bekannt (EP-OS 1 02 605), die so konzipiert ist, daß sie sich nach Art eines Nagels in Holz oder Kunststoff- Dübel eintreiben läßt, und zwar eingeschlagen oder eingeschossen werden kann. Bei dieser Schraube ist jeder Gewindegang mit einem konvex gewölbten Außenabschnitt versehen, der durch einen Kreisbogen begrenzt ist, wobei dieser gewölbte Außenabschnitt über den Flächenverlauf der Flanke, an die sich dieser Außenabschnitt außen anschließt, nur geringfügig übersteht. Jeder Gewindegang dieser Schraube ist mit einem solchen geringfügig außen überstehenden gewölbten Außenabschnitt versehen, der bei jedem Gewindegang nur am Ende der jeweils unteren, zur Schraubenspitze hinweisenden Flanke vorgesehen ist. Dadurch soll ein Aufspleißen des Materials im Bereich eines die Schraube aufnehmenden Loches verhindert werden. Eine solche Schraube ist also nicht als selbstschneidende oder selbstfurchende Schraube geeignet, die sich beim Einschrauben in ein Bauteil selbst ihr Gewinde in diesem Bauteil schneidet und formt.

Es ist weiterhin aus der US-PS 43 34 814 eine gewindeformende Schraube bekannt, die vor allem für das Eindrehen in Kunststoffmaterial vorgesehen ist. Die Schraube weist im Bereich des vollen Außendurchmessers der Gewindegänge an diesen einen über sämtliche Gewindegänge sich erstreckenden axialen Vorsprung auf, der krallenartig in Richtung des Schraubenkopfes weist und dazu dienen soll, durch die Gewindegänge verdrängtes Kunststoffmaterial in Richtung zu dem Gewindegang zu drücken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gewindeformende Schraube der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die im Vergleich zu bekannten Schrauben erheblich höhere Ausreißkräfte und einen hohen Ausziehwiderstand gewährleistet.

Die Aufgabe ist bei einer gewindeformenden Schraube der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst. Aufgrund dieser Verdickungsabschnitte des Gewindes ergeben sich beim Einschrauben der Schraube in Bauteile aus Kunststoff, Holz, Pappe od. dgl. aufgrund eines geringeren Kerbradius erheblich reduzierte Spannungsspitzen mit der Folge, daß erheblich größere Ausreißkräfte und ein höherer Ausziehwiderstand gewährleistet sind.

Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Ansprüchen 2-9. Es versteht sich, daß die Schraube z. B. als Blechschraube und dazu verwendet werden kann, um an einem von der Schraube durchsetzten Blech ein Bauteil aus Kunststoff, Holz, Pappe od. dgl. zu befestigen oder umgekehrt oder zwei Bauteile, die von der Schraube durchsetzt sind, miteinander zu befestigen, wobei die Schraube mit ihrem Schraubenkern das eine Bauteil mit axialem Bewegungsspiel durchsetzt und sich mit ihrem Gewinde in das andere Bauteil selbst einschneidet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Nennung der Anspruchsnummern darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen schematischen axialen Längsschnitt einer gewindeformenden Schraube.

Die in der Zeichnung gezeigte gewindeformende Schraube 10 besteht insbesondere aus Metall. Sie kann statt dessen aber auch aus anderen Materialien, z. B. auch aus Kunststoff, bestehen. Die Schraube 10 ist so konzipiert, daß sie selbstschneidend oder selbstfurchend ist. Sie weist einen Schraubenkern 11 mit einer Spitze 12 am einen Ende und einem Kopf 13 am anderen Ende auf, der mit einer Werkzeugangriffsfläche 14, hier in Form eines eingearbeiteten Schlitzes, versehen ist. Der Kopf 13 kann beliebig gestaltet sein und jede gebräuchliche Form haben, z. B. diejenige als Senkkopf, Linsenkopf, Halbrundkopf, Mehrkantkopf od. dgl. Die Werkzeugangriffsfläche 14 kann ebenfalls beliebig gestaltet sein und somit auch jede andere gebräuchliche Form haben, z. B. diejenige eines eingearbeiteten Kreuzschlitzes verschiedener Art, oder sie wird z. B. bei beispielsweise als Mehrkantkopf gestaltetem Kopf 13 durch dessen Außenflächen gebildet. Der Schraubenkern 11 ist zumindest im wesentlichen zylindrisch. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel verjüngt sich der Schraubenkern 11 statt dessen in Richtung zur Spitze 12 hin.

Die Schraube 10 weist einen sich zumindest über einen wesentlichen Teil der Axiallänge erstreckenden Gewindeabschnitt 15 auf. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich dieser Gewindeabschnitt 15 praktisch über die gesamte Axialerstreckung des Schraubenkerns 11, und zwar ausgehend von der Spitze 12 zumindest bis nahe zum Kopf 13. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel schließt sich an den Kopf 13 zunächst ein z. B. zylindrischer Abschnitt des Schraubenkerns 11 an, der kein Gewinde trägt und der z. B. eine solche Axialerstreckung hat, daß die Schraube mit diesem zylindrischen Schraubenkernabschnitt eine Durchlaßöffnung in irgendeinem Bauteil durchsetzen kann, z. B. in einer Platte aus verschiedensten Werkstoffen, in einem Blech od. dgl., an der bzw. an dem bei der Befestigung von Bauteilen dann z. B. der Kopf 13 mit seiner Unterseite anliegen kann. In gleicher Weise ist auch mittels der gezeigten Schraube 10 eine Befestigung möglich. Die Schraube 10 ist mit ihrem Gewindeabschnitt 15 in ein Bauteil aus Kunststoff, Holz, Pappe od. dgl. einschraubbar, wobei der Gewindeabschnitt 15 sich beim Einschrauben das Gewinde selbst schneidet. Dieses Bauteil kann mit Hilfe der Schraube 10 an einem anderen Bauteil, z. B. einer Platte, einem Blech od. dgl., befestigt werden oder umgekehrt letzteres an dem Bauteil, in das der Gewindeabschnitt 15 eingreift, wobei in beiden Fällen der Kopf 13 mit seiner zur Spitze 12 weisenden Unterseite an einem Bauteil, z. B. einer Platte, einem Blech od. dgl., zur Anlage kommt.

Der in die Spitze 12 auslaufende Gewindeabschnitt 15 weist zumindest auf einem Teil seiner Axialerstreckung ein Spitzgewinde 16 auf, wobei die dieses definierenden beidseitigen Flanken 17 und 18 z. B. unter gleichem Winkel zur Längsmittelachse 19 verlaufen können. Es versteht sich gleichwohl, daß bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel die Winkel der Flanken 17 und 18 unterschiedlich groß sein können. Wie gezeigt, sind die Flanken 17 und 18 des Spitzgewindes 16 ebenflächig. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können diese Flanken statt dessen auch gewellt sein. Wie ferner ersichtlich ist, verlaufen die Flanken 17, 18, ausgehend vom Schraubenkern 11 in Radialrichtung ohne Stufen ebenflächig bis hin zur Spitze 20. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann z. B. die jeweils obere Flanke 17 und/oder untere Flanke 18 auch aus zwei in Radialrichtung aneinander anschließenden Teilflanken gebildet sein, wobei z. B. der Flankenwinkel der dem Schraubenkern 11 nahen Teilflanke steiler als der Flankenwirbel der anderen Teilflanke sein kann, die sich radial daran anschließt und bis zur Spitze 20 reicht.

Eine weitere wesentliche Besonderheit der Schraube 10 liegt darin, daß zumindest einige Gewindegänge des Gewindeabschnitts 15, die in der Zeichnung mit 21-24 bezeichnet sind, einen sich in Radialrichtung nach außen an den Profilquerschnitt anschließenden jeweiligen Verdickungsabschnitt 25-28 aufweisen, der ersichtlich jeweils in Axialrichtung über die beiden Flanken 17, 18 des jeweiligen Gewindeganges 21-24 übersteht. Jeder Verdickungsabschnitt 25-28 schließt sich einstückig an den im Querschnitt sich nach außen verjüngenden Profilquerschnitt des jeweiligen Gewindeganges 21-24 an. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung so getroffen, daß die der Spitze 12 fernen oberen Gewindegänge 21-24 jeweils einen Verdickungsabschnitt 25-28 aufweisen. Es handelt sich dabei vorzugsweise um die Gewindegänge 21-24, die sich nahe dem Kopf 13 der Schraube 10 befinden.

Jeder einzelne Verdickungsabschnitt 25-28, der axial in Richtung zum Kopf 13 und auch axial in Richtung zur Spitze 12 über die Flanken 17, 18 übersteht, ist bogenförmig ausgewölbt, derart, daß die Verdickungsabschnitte 25-28 in Gangrichtung des Gewindes im Vergleich dazu querschnittsdickere Außenringe bilden. Wie ersichtlich ist, ist jeder Verdickungsabschnitt 25-28 im Querschnitt etwa kreisförmig oder zumindest teilkreisförmig ausgebildet. Der jeweilige Kreisbogen ist mit 29-32 bezeichnet. Man erkennt, daß sich der Kreisbogen 29 des Verdickungsabschnitts 25, der den Übergang zwischen dem Spitzgewinde 16 und den übrigen Gewindegängen 21-24 bildet, noch über einen relativ kleinen Umfangswinkel erstreckt, der gleichwohl aber bereits so groß gewählt ist, daß auch dieser Verdickungsabschnitt 25 axial zu beiden Seiten über die Flanken 17 und 18 übersteht. Der Kreisbogen 30, 31 und 32 erstreckt sich ersichtlich über einen Umfangswinkel von etwa 180° oder größer. Alle Verdickungsabschnitte 25-28 sind bezogen auf eine Diametralebene symmetrisch gestaltet. Dies ist jedoch nicht zwingend. Auf jeden Fall ist der Querschnitt jedes Verdickungsabschnittes 25-28 größer als derjenige des Profils des Gewindes in dem Bereich gewählt, in dem sich der Verdickungsabschnitt 25-28 außen an dieses Profil dieses Gewindeganges 21-24 anschließt.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Außendurchmesser der die Verdickungsabschnitte 25-28 aufweisenden Gewindegänge 21-24 nur geringförmig größer als der Außendurchmesser der übrigen, sich daran anschließenden und in die Spitze 12 auslaufenden Gewindegänge. Es versteht sich gleichwohl, daß bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel der Außendurchmesser der einzelnen Gewindegänge z. B. ausgehend vom dem Kopf 13 nahen Bereich bis hin zur Spitze 12 stufenförmig abnehmen kann, so daß sich etwa Kegelform ergibt.

Beim Einschrauben der Schraube 10 mit dem Gewindeabschnitt 15 in ein Bauteil aus Kunststoff, Holz, Pappe od. dgl. schneidet das Spitzengewinde 16 sich in das volle Material dieses Bauteiles ein und formt somit darin ein Gewinde. Es ergibt sich dementsprechend die selbstschneidende oder selbstfurchende Funktion der Schraube 10. Wird die Schraube 10 so tief in das Bauteil eingeschraubt, daß sich auch die Gewindegänge 21-24, die die Verdickungsabschnitte 25-28 tragen, in das Material des Bauteiles einschneiden, was ja gewünscht wird, so ergibt sich aufgrund der Verdickungsabschnitte 25-28 mit bogenförmiger Auswölbung ein geringer Kerbradius. Im Bauteil werden also aufgrund dieser deutlichen Abrundungen bis hin zu etwa kugelförmigen Verdickungsabschnitten 25-28 die dort entstehenden Spannungsspitzen wesentlich reduziert. Diese Reduzierung der Spannungsspitzen findet im Bereich des diesen Gewindegängen 21-24 zugeordneten und dem Kopf 13 nahen Ende des Bauteiles statt. Als Folge der im Bauteil reduzierten Spannungsspitzen ergeben sich erheblich größere Ausreißkräfte und somit ein wesentlich erhöhter Ausziehwiderstand. Die Folge ist ferner eine größere Haltbarkeit der Befestigung, und diese auf Dauer. Bei allem ist die Schraube 10 außerordentlich einfach im Aufbau und kostengünstig in ihrer Herstellung.

Es versteht sich, daß der Bereich des Schraubenkerns 11, der sich zwischen dem oberen Gewindegang 24 und dem Kopf 13 erstreckt, glatt zylindrisch und im Vergleich zum gezeigten Ausführungsbeispiel mit größerer Axiallänge ausgebildet sein kann, was vom jeweils vorgesehenen Einsatzzweck abhängt.

Claims (9)

1. Gewindeformende Schraube mit einem endseitig auslaufenden Gewindeabschnitt (15) der einen sich außen an den Profilquerschnitt des Gewindes anschließenden axialen Vorsprung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung einen sich beidseitig und längs des Gewindes erstreckenden Verdickungsabschnitt (25-28) bildet, der sich an den im Querschnitt sich nach außen verjüngenden Profilquerschnitt des Gewindes anschließt.

2. Gewindeformende Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder sich nach außen an den Profilquerschnitt anschließende Verdickungsabschnitt (25-28) bogenförmig ausgewählt ist.

3. Gewindeformende Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verdickungsabschnitt (25-28) im Querschnitt etwa kreisförmig oder zumindest teilkreisförmig ausgebildet ist.

4. Gewindeformende Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt jedes Verdickungsabschnittes (25-28) größer als derjenige des Profils des Gewindes in dem Bereich gewählt ist, in dem sich der Verdickungsabschnitt (25-28) außen an das Profil anschließt.

5. Gewindeformende Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickungsabschnitte (25-28) in Gangrichtung des Gewindes verlaufende, querschnittsdickere Außenringe bilden.

6. Gewindeformende Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der übrige Gewindeabschnitt ein Spitzgewinde (16) aufweist.

7. Gewindeformende Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spitzgewinde (16) beidseitig gleiche Flankenwinkel aufweist.

8. Gewindeformende Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flankenwinkel im dem Schraubenkern (11) nahen Bereich steiler ist als im dem Schraubenkern (11) fernen Bereich des Gewindes.

9. Gewindeformende Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (17, 18) des Gewindes gewellt sind.